CN105618502A - 一种铝空气电池用阳极铝板热压空冷成型工艺 - Google Patents

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CN105618502A CN201510793473.6A CN201510793473A CN105618502A CN 105618502 A CN105618502 A CN 105618502A CN 201510793473 A CN201510793473 A CN 201510793473A CN 105618502 A CN105618502 A CN 105618502A
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李雄建
周晓兵
戴先逢
杨建国
许俊
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Zhejiang Geely Holding Group Co Ltd
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Abstract

本发明涉及一种铝空气电池用阳极铝板热压空冷成型工艺，包括熔炼得到液态合金液；铸棒、挤压、热压空冷成型。本发明阳极铝板采用热压空冷成型，消除钝化层，实现铝空气电池放电电流密度、电压及功率密度长时间稳定输出，与使用相同成分合金的浇筑铝板相比，使用此种工艺加工的铝板的铝空气电池在最大放电电流密度、放电电压、功率密度及稳定性上都显著提高。

Description

一种铝空气电池用阳极铝板热压空冷成型工艺
技术领域
本发明涉及空气电池领域，尤其涉及一种消除铝板在放电过程中的钝化层，实现电池长时间高功率密度稳定输出的铝空气电池用阳极铝板热压空冷成型工艺。
背景技术
铝空气电池能量密度高，有潜力作为电动汽车动力电源。目前铝空气电池用阳极铝板通常浇筑成型，表面粗糙，一部分放电产物三氧化二铝过饱和后无法及时脱离铝板、附着在铝板表面形成钝化层，该钝化层绝缘且较致密，将铝板与电解液隔绝，降低铝板与电解液的传质速率、增大电池内阻，造成放电电流密度、电压及功率密度持续降低，电池无法长时间稳定输出。
中国专利公布号CN104018018A，公布日2014年9月3日，名称为一种新型铝-空气燃料电池阳极材料Al-Sn-Bi-Mn加工方法，公开了先通过粉末冶金途径制备Al-Sn-Bi-Mn合金坯料，然后通过进一步挤压和轧制加工出Al-空气电池阳极板材。其不足之处在于，部分放电产物三氧化二铝过饱和后无法及时脱离铝板、附着在铝板表面形成钝化层，该钝化层绝缘且较致密，将铝板与电解液隔绝，降低铝板与电解液的传质速率、增大电池内阻，造成放电电流密度、电压及功率密度持续降低，电池无法长时间稳定输出。
发明内容
本发明的目的在于为了解决现有铝空气电池阳极板材上部分放电产物附着在铝板表面形成钝化层，降低铝板与电解液的传质速率、增大电池内阻，造成放电电流密度、电压及功率密度持续降低，电池无法长时间稳定输出的缺陷而提供一种消除铝板在放电过程中的钝化层，实现电池长时间高功率密度稳定输出的铝空气电池用阳极铝板热压空冷成型工艺。
为了实现上述目的，本发明采用以下技术方案：
一种铝空气电池用阳极铝板热压空冷成型工艺，包括以下步骤：
a）熔炼：在惰性气体保护下，将合金铝锭进行熔炼，得到液态合金液；
b）铸棒：将步骤a）得到的合金液铸造成铝棒，保温5-8h后快速冷却；
c）挤压：将步骤b）得到的铝棒加热，3-8次挤压成铝型材；
d）后处理：将步骤c）得到的铝型材从挤压机内挤出后风冷，得到铝空气电池用阳极铝板。在本技术方案中，阳极铝板采用热压空冷成型，消除钝化层，实现铝空气电池放电电流密度、电压及功率密度长时间稳定输出。
作为优选，合金铝锭为铝镁二元合金，其中镁的百分含量为0.5-1.5%。
作为优选，步骤d）中风冷速度≥115℃/min。
作为优选，步骤a）熔炼的温度为735-750℃。
作为优选，步骤b）中保温的温度为在520-610℃。
作为优选，步骤c）中铝棒加热到400-470℃。
作为优选，步骤d）得到的铝型材硬度为8-12韦氏硬度。
作为优选，铝型材的厚度为0.5-4mm。
本发明的有益效果是：阳极铝板采用热压空冷成型，消除钝化层，实现铝空气电池放电电流密度、电压及功率密度长时间稳定输出，与使用相同成分合金的浇筑铝板相比，使用此种工艺加工的铝板的铝空气电池在最大放电电流密度、放电电压、功率密度及稳定性上都显著提高。
附图说明
图1是本发明实施例1与对比例1电压对比图。
图2是本发明实施例1与对比例1电压对比图。
图3是本发明实施例1与对比例1功率密度对比图。
具体实施方式
为了进一步了解本发明，下面结合实施例对本发明优选实施方案进行描述，但是应当理解，这些描述只是为了进一步说明本发明的特征和优点，而不是对本发明权利要求的限制。
实施例1
一种铝空气电池用阳极铝板热压空冷成型工艺，包括以下步骤：
a）熔炼：在惰性气体保护下，将合金铝锭在温度735℃下进行熔炼，得到液态合金液；合金铝锭为铝镁二元合金，其中镁的百分含量为0.5%；
b）铸棒：将步骤a）得到的合金液铸造成铝棒，并在570℃下保温6h后快速冷却；
c）挤压：将步骤b）得到的铝棒加热到455℃，5次挤压成铝型材；
d）后处理：将步骤c）得到的铝型材从挤压机内挤出后风冷，风冷速度115℃/min，得到铝空气电池用阳极铝板，铝型材硬度为8韦氏硬度，铝型材的厚度为2mm。
实施例2
一种铝空气电池用阳极铝板热压空冷成型工艺，包括以下步骤：
a）熔炼：在惰性气体保护下，将合金铝锭在温度740℃下进行熔炼，得到液态合金液；合金铝锭为铝镁二元合金，其中镁的百分含量为1%；
b）铸棒：将步骤a）得到的合金液铸造成铝棒，并在520℃下保温5h后快速冷却；
c）挤压：将步骤b）得到的铝棒加热到400℃，3次挤压成铝型材；
d）后处理：将步骤c）得到的铝型材从挤压机内挤出后风冷，风冷速度120℃/min，得到铝空气电池用阳极铝板，铝型材硬度为10韦氏硬度，铝型材的厚度为0.5mm。
实施例3
一种铝空气电池用阳极铝板热压空冷成型工艺，包括以下步骤：
a）熔炼：在惰性气体保护下，将合金铝锭在温度750℃下进行熔炼，得到液态合金液；合金铝锭为铝镁二元合金，其中镁的百分含量为1.5%；
b）铸棒：将步骤a）得到的合金液铸造成铝棒，并在610℃下保温8h后快速冷却；
c）挤压：将步骤b）得到的铝棒加热到470℃，8次挤压成铝型材；
d）后处理：将步骤c）得到的铝型材从挤压机内挤出后风冷，风冷速度125℃/min，得到铝空气电池用阳极铝板，铝型材硬度为12韦氏硬度，铝型材的厚度为0.5mm。
对比例1，原料成分与实施例1相同，不同之处为采用浇筑成型。
将实施例1-3制得的铝空气电池用阳极铝板与对比例1制得的铝空气电池用阳极铝板组装成铝空气电池，对其进行测试，结果见图1、图2、图3。
图1中可见，实施例1的铝空气电池的放电电流密度显著高于对比例1的铝空气电池。
图2中可见，实施例1的铝空气电池的放电电压显著高于对比例1的铝空气电池。
图3中可见，实施例1的铝空气电池的功率密度显著高于对比例1的铝空气电池。
本发明阳极铝板采用热压空冷成型，消除钝化层，实现铝空气电池放电电流密度、电压及功率密度长时间稳定输出，与使用相同成分合金的浇筑铝板相比，使用此种工艺加工的铝板的铝空气电池在最大放电电流密度、放电电压、功率密度及稳定性上都显著提高。

Claims (8)

1.一种铝空气电池用阳极铝板热压空冷成型工艺，其特征在于，包括以下步骤：
a）熔炼：在惰性气体保护下，将合金铝锭进行熔炼，得到液态合金液；
b）铸棒：将步骤a）得到的合金液铸造成铝棒，保温5-8h后快速冷却；
c）挤压：将步骤b）得到的铝棒加热，3-8次挤压成铝型材；
d）后处理：将步骤c）得到的铝型材从挤压机内挤出后风冷，得到铝空气电池用阳极铝板。
2.根据权利要求1所述的一种铝空气电池用阳极铝板热压空冷成型工艺，其特征在于，合金铝锭为铝镁二元合金，其中镁的百分含量为0.5-1.5%。
3.根据权利要求1所述的一种铝空气电池用阳极铝板热压空冷成型工艺，其特征在于，步骤d）中风冷速度≥115℃/min。
4.根据权利要求1所述的一种铝空气电池用阳极铝板热压空冷成型工艺，其特征在于，步骤a）熔炼的温度为735-750℃。
5.根据权利要求1所述的一种铝空气电池用阳极铝板热压空冷成型工艺，其特征在于，步骤b）中保温的温度为在520-610℃。
6.根据权利要求1所述的一种铝空气电池用阳极铝板热压空冷成型工艺，其特征在于，步骤c）中铝棒加热到400-470℃。
7.根据权利要求1所述的一种铝空气电池用阳极铝板热压空冷成型工艺，其特征在于，步骤d）得到的铝型材硬度为8-12韦氏硬度。
8.根据权利要求1或2或3或4所述的一种铝空气电池用阳极铝板热压空冷成型工艺，其特征在于，铝型材的厚度为0.5-4mm。
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